Б. 16(2) Регуляция дыхания

Основная функция дыхательной системы заключается в обеспечении газообмена кислорода и углекислого газа между окружающей средой и организмом в соот­ветствии с его метаболическими потребностями. В целом эту функцию регулирует сеть многочисленных нейронов ЦНС, которые связаны с дыхательным центром продолговатого мозга.

Под дыхательным центром понимают совокупность нейронов, расположенных в разных отделах ЦНС, обеспечивающих координированную деятельность мышц и приспособление дыхания к условиям внешней и внутренней среды. В 1825 г П. Флуранс выделил в ЦНС «жизненный узел», НА Миславский (1885 г.) открыт инспираторную и экспираторную части, а позже Ф.В. Овсянниковым был описан дыхательный центр.

Дыхательный центр представляет собой парное образование, состоящее из центра вдоха (инспираторного) и центра выдоха (экспираторного). Каждый центр регулирует дыхание одноимённой стороны: при разрушении дыхательного центра с одной стороны наступает прекращение дыхательных движений с этой стороны.

Нейроны верхнего отдела моста, регулирующие акт дыхания, были названы пневмотаксическим центром. На рис. 6.8 показано расположение нейронов дыха­тельного центра в различных отделах ЦНС. Центр вдоха обладает автоматизмом и находится в тонусе. Центр выдоха регулируется из центра вдоха через пневмо-таксический центр.

ПН - пневмотаксический центр; ИНСП - инспираторный; ЭКСП - экспираторный. Центры являются двусторонними, но для упрощения схемы на каждой из сторон изображён только один. Перерезка по линии 1 не отражается на дыхании, по линии 2 отделяется пневмотаксический центр, ниже линии 3 наступает остановка дыхания

Рис. 6.8. Локализация дыхательных центров в нижней части ствола мозга (вид сзади):

В структурах моста различают тоже два дыхательных центра. Один из них -пневмотаксический - способствует смене вдоха на выдох (за счёт переключения возбуждения из центра вдоха на центр выдоха). Второй центр осуществляет тоническое влияние на дыхательный центр продолговатого мозга. Экспираторный и инспираторный центры находятся в реципрокных отношениях. Под влиянием спонтанной активности нейронов инспираторного центра возникает акт вдоха, во время которого при растяжении лёгких возбуждаются механорецепторы. Импульсы от механорецепторов по афферентным нейронам возбуждающего нерва поступают в дыхательный центр и вызывают возбуждение экспираторного и торможение инспираторного центра. Это обеспечивает смену вдоха на выдох. В смене вдоха на выдох существенное значение имеет пневмотаксический центр, который свои влияния осуществляет через нейроны экспираторного центра (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Схема нервных связей дыхательного центра: 1 - инспираторный центр; 2 - пневмотаксический центр;

3 - экспираторный центр; 4 - механорецепторы лёгкого

В момент возбуждения инспираторного центра продолговатого мозга, одновременно возникает возбуждение в инспираторном отделе пневмотаксического центра. От последнего по отросткам его нейронов импульсы приходят к экспираторному центру продолговатого мозга, вызывая его возбуждение и по индукции торможение инспираторного центра, что приводит к смене вдоха на выдох.

Таким образом, регуляция дыхания осуществляется благодаря согласованной деятельности всех отделов ЦНС, объединенных понятием дыхательного центра. На степень активности и взаимодействие отделов дыхательного центра влияют различные гуморальные и рефлекторные факторы.

Раздражителем рецепторов могут быть химические, механические, температурные и другие воздействия. Наиболее ярко выраженным механизмом саморегуляции является изменение дыхания под влиянием химического и механического раздражения сосудистых рефлексогенных зон.

Синокаротидная сосудистая рефлексогенная зона содержит рецепторы, чувствительные к содержанию углекислого газа, кислорода и водородных ионов в крови. В опытах Гейманса с изолированным каротидным синусом, его отделяли от сонной артерии и снабжали кровью от другого животного. С ЦНС каротидный синус был соединен нервным путём – сохранился нерв Геринга. При повышении углекислого газа в крови, возникает возбуждение хеморецепторов этой хоны, увеличивается количество импульсов, идущих к дыхательному центру (к центру вдоха), и наступает рефлекторное увеличение глубины дыхания.

Увеличение глубины дыхания наступает и при воздействии углекислого газа на хеморецепторы аортальной рефлексогенной зоны, так же с повышением концентрации водородных ионов.

При увеличении содержания кислорода, раздражение хеморецепторов рефлексогенных зон уменьшается, вследствие чего ослабевает поток импульсов к дыхательному центру и наступает рефлекторное уменьшение частоты дыхания.

Рефлекторным возбудителем является изменение кровяного давления в сосудистых рефлексогенных зонах. При повышении АД раздражаются механорецепторы сосудистых рефлексогенных зон, вследствие чего возникает рефлекторное угнетение дыхания. Уменьшение АД приводит к увеличению глубины и частоты дыхания.